集成光学组件和光通信系统技术方案

本申请涉及集成光学组件和光通信系统。一种集成光学组件包括光学器件安装部。光学器件安装部上设置有用于提供光束的光源和被配置为用于聚焦光束的透镜。集成光学组件包括机械耦合到光学器件安装部的光子集成电路(PIC)。PIC在其上设置有用于接收光束并将光束耦合到波导中的光栅耦合器。集成光学组件包括微机电系统(MEMS)反射镜，其被配置为接收来自透镜的光束并将所述光束重定向到光栅耦合器。MEMS反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响所述光束在光栅耦合器上的入射角。

【技术实现步骤摘要】
集成光学组件和光通信系统相关申请本申请要求于2017年5月30日提交的标题为“MEMSSteeringMIRRorsforApplicationsinPhotonicIntegratedCircuit”的美国临时专利申请No.62/512,626的权益和优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本申请涉及用于在光子集成电路中的应用的MEMS倾斜反射镜。
技术介绍
光通信使用调制光束通过光纤、自由空间或波导来传送信息。可以或者直接通过调制到光源的电流来直接调制光束，或者通过使用光调制器调制由光源产生的连续波光束来外部地调制光束。外部调制的优点在于它可以处理更高的功率和频率；然而，所需的组件会更大、更复杂且更昂贵。
技术实现思路
至少一个方面涉及一种集成光学组件。集成光学组件包括其上设置有用于提供光束的光源和被配置为聚焦光束的透镜的光学器件安装部。集成光学组件包括光子集成电路(PIC)，该光子集成电路机械地耦合到光学器件安装部，并且在其上设置有用于接收光束并将该光束耦合到波导中的光栅耦合器。集成光学组件包括微机电系统(MEMS)反射镜，其被配置为接收来自透镜的光束并将其重定向到光栅耦合器。MEMS反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响所述光束在光栅耦合器上的入射角。在一些实施方式中，光栅耦合器包括硅。在一些实施方式中，光学器件安装部包括硅，并且在至少一个表面上具有抗反射涂层。在一些实施方式中，光源是分布式反馈激光器。在一些实施方式中，集成光学组件可以包括光学隔离器，该光学隔离器设置在光学器件安装部上并且被配置为接收来自透镜的光束并且使其沿第一方向朝向MEMS反射镜传递，同时防止光以与第一方向相反的第二方向穿过所述MEMS反射镜。在一些实施方式中，集成光学组件可以包括设置在PIC上的监控光电二极管，所述监控光电二极管用于测量耦合到波导中的光的振幅。在一些实施方式中，MEMS反射镜可移动以将从法线到光栅耦合器的光接收表面的入射角从0度调整至从法线起20度。在一些实施方式中，集成光学组件具有适合于包含在光学收发器装置中的尺寸。在一些实施方式中，MEMS反射镜可以在二维中旋转。在一些实施方式中，MEMS反射镜包括用于调整反射部分的位置的致动器。在一些实施方式中，MEMS反射镜被配置为在集成光学组件的整个使用寿命期间连续地或周期性地重新定位。至少一个方面涉及光通信系统。该光通信系统包括光学器件安装部，该光学器件安装部上设置有用于提供光束的光源和用于聚焦该光束的透镜。光通信系统包括机械耦合到光学器件安装部的光子集成电路(PIC)。PIC上设置有用于接收光束并将光束耦合到波导中的光栅耦合器和用于测量耦合到波导中的光的振幅的监控光电二极管。光通信系统包括微机电系统(MEMS)反射镜，其配置成接收来自透镜的光束并将其重定向到光栅耦合器。MEMS反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响光栅耦合器上的光束的入射角。该光通信系统包括控制器，该控制器被配置为接收对耦合到波导中的光的振幅的指示并且控制MEMS反射镜的位置以增加对所述振幅的指示。至少一个方面涉及一种制造集成光学组件的方法。该方法包括提供其上设置有用于提供光束的光源和被配置为聚焦光束的透镜的光学器件安装部。该方法包括提供其上设置有光栅耦合器的光子集成电路(PIC)，用于接收光束并将光束耦合到波导中。该方法包括提供被配置为接收来自透镜的光束并将其重定向到光栅耦合器的微机电系统(MEMS)反射镜。MEMS反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响所述光束在光栅耦合器上的入射角。该方法包括将光学器件安装部、MEMS反射镜和PIC组装到集成光学组件中。在一些实施方式中，该方法可以包括在PIC上提供用于调制耦合到波导中的光的调制器。在一些实施方式中，该方法可以包括在PIC上提供监控光电二极管；以及使用监控光电二极管测量耦合到波导中的光的振幅。在一些实施方式中，该方法可以包括校准MEMS反射镜的位置以增加光束到波导中的耦合。下面详细讨论这些和其他方面和实施方式。前述信息和以下详细描述包括各个方面和实施方式的说明性示例，并且提供用于理解所要求保护的方面和实施方式的本质和特征的概述或框架。附图提供了各个方面和实施方式的图示和进一步理解，并且被合并在本说明书中并构成其一部分。附图说明附图不旨在按比例绘制。在各个附图中相同的附图标记和标号表示相同的元件。为了清楚起见，并非在每张图中标注都可以每个组件。在附图中：图1A是用于将光耦合到光学光栅耦合器中的损耗与波长的示例关系的曲线图；图1B是用于将光耦合到三个不同的光学光栅耦合器中的损耗与波长的示例关系的曲线图；图2是用于将光耦合到光学光栅耦合器中的最佳波长与入射角的示例关系的曲线图；图3是根据说明性实施方式的集成光学组件的框图；图4是根据说明性实施方式的用于集成光学组件中的光子集成电路(PIC)的框图；图5A是根据说明性实施方式的用于在集成光学组件中使用的双轴微电子机械系统(MEMS)反射镜组件的图；图5B是根据说明性实施方式的用于在集成光学组件中使用的单轴微电子机械系统(MEMS)反射镜组件的图；以及图6是根据说明性实施方式的制造集成光学组件的示例性方法的流程图。具体实施方式本公开总体上涉及一种用于使用可调整反射镜将光束耦合到光子集成电路(PIC)中的集成光学组件。该组件可以包括激光源、诸如透镜和光隔离器的光学部件、反射镜以及具有用于将激光耦合到PIC中的光学光栅耦合器的PIC。PIC可以包括波导，用于接收来自光栅耦合器的光。PIC还可以包括功率分配器、监控光电二极管和用于调制光的调制器。光栅耦合器是可将自由空间或光纤中行进的光耦合到波导中(或反之亦然)的光学装置。光栅耦合器是一种衍射元件，具有有限的光学带宽，通过其可以有效地将光耦合进入或离开波导。此外，具有大模场直径的光学光栅耦合器可能具有更窄的带宽。光栅耦合器的构建中的工艺变化会导致从一个光栅耦合器到另一个光栅耦合器的中心波长的变化。另外，入射到光栅耦合器上的光的入射角也影响中心波长；例如，陡峭的入射角可能导致较短的中心波长。组件中的工艺变化也会影响光栅耦合器上光的入射角。这样的工艺变化例如可以包括但不限于光源、透镜、反射镜和光栅耦合器的位置。另外，由光源本身产生的光的波长可以变化。例如但不限于，使用波分复用的光通信系统可采用范围从1260到1340nm的波长。通过利用在光栅耦合器的中心波长和入射到光栅耦合器上的光的入射角之间的关系，集成光学组件可以补偿工艺和光波长的变化。例如，代替诸如棱镜、反射镜或抛光光纤尖端的固定反射器，集成光学组件可以包括用于将激光重定向到光栅耦合器上的可调反射镜。可调反射镜可以是微机电系统(MEMS)反射镜，其可以使用例如由控制器使用来自PIC上监控光电二极管的反馈控制的静电致动器来调整。在一些实施方式中，反射镜可以包括其他小形状因子的反射镜；例如，反射镜可以包括胶合或否则固定到一个或多个激光切割金属薄片垫片的反射表面。在一些实施方式中，反射镜可以保持自由移动以用于组件的使用寿命，以便可以进行未来的调整。MEMS反射镜的使用允许集成光学组件的小型化。整个集成光学组件的大小在其最长尺寸上可以为几毫米的数量级。这可以使集成光学组件适合用于例如数据通信收发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成光学组件，包括：光学器件安装部，其上设置有用于提供光束的光源和被配置为聚焦所述光束的透镜；光子集成电路，其机械耦合到所述光学器件安装部并且在其上设置有用于接收所述光束并将所述光束耦合到波导中的光栅耦合器；以及微机电系统反射镜，其被配置为接收来自所述透镜的所述光束并将所述光束重定向到所述光栅耦合器，其中，所述微机电系统反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响所述光束在所述光栅耦合器上的入射角。

【技术特征摘要】
2017.05.30 US 62/512,626;2017.06.27 US 15/634,6321.一种集成光学组件，包括：光学器件安装部，其上设置有用于提供光束的光源和被配置为聚焦所述光束的透镜；光子集成电路，其机械耦合到所述光学器件安装部并且在其上设置有用于接收所述光束并将所述光束耦合到波导中的光栅耦合器；以及微机电系统反射镜，其被配置为接收来自所述透镜的所述光束并将所述光束重定向到所述光栅耦合器，其中，所述微机电系统反射镜的反射部分的位置是可调整的，以影响所述光束在所述光栅耦合器上的入射角。2.根据权利要求1所述的集成光学组件，其中，所述光栅耦合器包括硅。3.根据权利要求1所述的集成光学组件，其中，所述光学器件安装部包括硅，并且在至少一个表面上具有抗反射涂层。4.根据权利要求1所述的集成光学组件，其中，所述光源是分布式反馈激光器。5.根据权利要求4所述的集成光学组件，进一步包括：光学隔离器，所述光学隔离器设置在所述光学器件安装部上并且被配置为接收来自所述透镜的所述光束，并且使所述光束沿着朝向所述微机电系统反射镜的第一方向传递，同时防止光沿与所述第一方向相反的第二方向穿过所述微机电系统反射镜。6.根据权利要求1所述的集成光学组件，进一步包括：设置在所述光子集成电路上的监控光电二极管，所述监控光电二极管用于测量耦合到所述波导中的光的振幅。7.根据权利要求1所述的集成光学组件，其中，所述微机电系统反射镜可移动以将从法线到所述光栅耦合器的光接收表面的入射角从0度调整至从法线起20度。8.根据权利要求1所述的集成光学组件，其中，所述集成光学组件具有适合于包含在光学收发器装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·Y·亚苏穆拉，利芬·维尔斯莱格斯，吉尔·D·贝格尔，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US